均流氣動換熱床的製作方法

2023-05-21 04:03:01

專利名稱：均流氣動換熱床的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及循環流化床鍋爐技術領域，特別涉及一種用於循環流化床鍋爐的 均流氣動換熱床。
背景技術：
循環流化床鍋爐是目前應用廣泛的一種潔淨煤利用技術，隨著循環流化床鍋爐容 量的增大，普遍存在爐內空間有限、受熱面布置不足和爐內屏式受熱面磨損嚴重等技術問 題，最好的解決辦法是在分離器和爐膛之間的熱循環迴路布置外置床，將循環灰載有的一 部分熱量傳遞給外置床，通過調整回料閥和外置床之間循環物料量的比例，控制爐膛內的 燃燒溫度，並對蒸汽參數進行調節。國內外現有運行良好的大型循環流化床鍋爐均布置有 外置床，例如法國ALSTOM公司採用的帶有錐形閥控制的外置床，這種控制方式的原理是使 高溫旋風分離器分離下來的灰一部分通過回料閥送回爐膛，一部分通過外置床與其內受熱 面完成熱量交換後再送回爐膛，送入外置床的灰量利用錐形閥控制，採用這種機械方式控 制時，需要對錐形閥的閥杆和閥體採用水冷卻，結構複雜、造價昂貴，由於錐形閥長期工作 在高溫、高灰濃度環境中，非常容易磨損，檢修工作量大，加之受到空間限制，外置床內受熱 面一般布置比較緊密、檢修空間小，運行中容易出現振動、局部磨損、爆管等問題，此外這種 布置方式使得外置換熱床需要佔用一定的高度，受到分離器、回料閥結構形式的限制，往往 使得分離器下部立管高度較低，不易形成足夠的料封，影響了分離效率和外循環迴路的穩 定運行。現有專利中已有不採用機械方式控制的外置床，例如緊湊式分流回灰換熱器，具 體可從實用新型專利00238546. 5中得到了解，已知的是這種緊湊式分流回灰換熱器，高溫 換熱床和低溫換熱床需要布置兩組不同的受熱面，受到空間限制，造成換熱器長度較大，無 法提供充足的檢修空間；風室隔板採用絕熱結構，長期工作在高溫環境中強度會受到影響； 進入換熱床的高溫灰容易自流；特別是需要依次調節低溫回料室、低溫換熱床和高溫換熱 床的風量才能實現灰的分流控制，響應時間較長，灰的分流、調節特性欠佳。
發明內容本實用新型的目的是克服上述現有技術的缺陷，提供了一種用於循環流化床鍋爐的均流氣動換熱床，該換熱床與回料器形成一體化結構，採用氣動方式控制循環物料量的 分流比例與流動方向，具有調節範圍廣、換熱均勻、無管束磨損爆管和機械故障的特點。本實用新型的技術方案是這樣實現的一種均流氣動換熱床，包括有進料倉1、高溫料倉2、均流倉3、換熱倉4、低溫料倉 5，進料倉1與立管17相連通，高溫料倉2與爐膛20通過高溫返料口 9連通，低溫料倉5與 爐膛20通過低溫返料口 10連通，進料倉1、高溫料倉2、均流倉3、換熱倉4、低溫料倉5之 間均設有水冷隔牆13，其中進料倉1和高溫料倉2之間的水冷隔牆13下部設有顆粒通流口 7，進料倉1和均流倉3之間的水冷隔牆13下部設有顆粒通流口 8，顆粒通流口 8設在進料倉1和高溫料倉2之間的水冷隔牆13下部；換熱倉4內配置有受熱面6。進料倉1、高溫料倉2、均流倉3、換熱倉4、低溫料倉5的下部均配置有布風板14，並安裝有風帽15，布風板14下部配置有風室16，風室16與風管18相連通，風管18上配置 有風速控制裝置19。換熱倉4內的受熱面6為懸吊管屏結構，其中受熱面6管屏的入口聯箱11和出口 聯箱12可以均布置在換熱床上部，管屏可自由向下膨脹，採用全懸吊立式管屏結構；也可 以將管屏的出口聯箱12布置在換熱床上部，管屏的入口聯箱11布置在換熱倉4的風室內， 管子穿過布風板14和入口聯箱11相連，採用半懸吊臥式管屏結構。換熱倉4內的受熱面 6用過熱蒸汽冷卻，也可以用再熱蒸汽冷卻。換熱倉4內的受熱面6為臥式水平管屏結構，灰顆粒的水平移動方向平行於管屏 內的蒸汽水平流動方向，管屏的出口聯箱12在換熱床上部，管屏的入口聯箱11可布置換熱 床的四周的其它任何一個側面上。本實用新型採用氣動方式控制循環物料量的分流比例與流動方向，使得由立管17 進入的灰顆粒一部分通過高溫料倉2的高溫返料口 9直接返回爐膛20，另一部分則流經均 流倉3、換熱倉4並被受熱面6冷卻後由低溫料倉5的低溫返料口 10返回爐膛20，風速能 夠通過各倉的風速控制裝置19獨立控制，各倉的流化風速控制在0. 1 2m/s，運行過程中 高溫返料口 9流出的循環灰量由高溫料倉2的風速U2調節，低溫返料口 10流出的循環灰 量由均流倉3的風速U3調節，通過改變循環物料量的分流比例與流動方向可以控制汽溫並 調節床溫。本實用新型採用氣動低速流動方法實現高溫循環灰的分流與控制，調節範圍廣、 換熱均勻、無管束磨損爆管和機械故障，適用於大型循環流化床鍋爐。本實用新型的優點是一、利用氣動低速流動方法，通過調節風速實現高溫循環灰的分流與控制，控制靈 活可靠，不會發生機械故障，製造和維護運行成本小，二、布置有均流倉，循環灰分流調節範圍廣、操作響應時間短，使得鍋爐汽溫參數、 床溫參數和負荷參數具有良好的調節特性；三、換熱床與回料器形成一體化結構，便於布置；四、水冷隔牆的水冷結構可顯著延長其工作壽命；五、灰顆粒在各片管屏之間的通道內流動，不會引起管屏的振動和衝刷磨損，管束 使用壽命長。

圖1為本實用新型的全懸吊立式管屏結構的主剖視圖。圖2為圖1的A-A向視圖。圖3為本實用新型的半懸吊臥式管屏結構的主剖視圖。圖4為本實用新型的布置方式示意圖。圖5為本實用新型的風速分配示意圖。圖6為本實用新型的全懸吊臥式管屏結構的主剖視圖。圖7為本實用新型的全懸吊臥式管屏結構的側視圖。
具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。如圖1、2、3、4、5所示，本實用新型所述的換熱床由進料倉1、高溫料倉2、均流倉3、 換熱倉4、低溫料倉5構成，各倉之間設有水冷隔牆13。水冷隔牆13由平行布置的管排構 成，管內通冷卻水，外壁敷設由銷釘固定在管子外表面的耐磨耐火材料。其中進料倉1和高 溫回料倉2之間的水冷隔牆13下部設有顆粒通流口 7，進料倉1和均流倉3之間的水冷隔 牆13下部設有顆粒通流口 8，顆粒通流口 8也可設在進料倉1和高溫料倉2之間的水冷隔 牆13下部，顆粒通流口 7、8的目的是使得灰顆粒可以從進料倉1向高溫料倉2、均流倉3流 動。進料倉1、高溫料倉2、均流倉3、換熱倉4、低溫料倉5的風速分別用Ui、U2、U3、U4 U5 表示，風速能夠獨立控制，一般各倉的流化風速控制在0. 1 2m/s，運行過程中高溫返料口 9流出的循環灰量由高溫料倉2的風速U2調節，低溫返料口 10流出的循環灰量由均流倉3 的風速U3調節，通過改變循環物料量的分流比例與流動方向可以控制汽溫並調節床溫。各 倉下部布置有布風板14，並安裝有風帽15，用於保證換熱床內流化均勻穩定。如圖1所示，換熱倉4內的受熱面6為全懸吊立式管屏結構，管屏的入口聯箱11 和出口聯箱12均在換熱床上部，管屏可自由向下膨脹，灰顆粒在各片管屏之間的通道內流 動，灰顆粒的水平移動方向平行於管屏內的蒸汽水平流動方向。進料倉1、高溫料倉2由單 獨的返料風機供給風源，均流倉3、換熱倉4、低溫料倉5由單獨的換熱床風機供給風源。如圖3所示，換熱倉4內的受熱面6為半懸吊臥式管屏結構，管屏的出口聯箱12在 換熱床上部，管屏的入口聯箱11在換熱倉4的風室16內，管子穿過布風板14和入口聯箱 11相連，換熱倉4內的灰顆粒的水平移動方向平行於管屏內的蒸汽水平流動方向。進料倉 1、高溫料倉2由單獨的返料風機供給風源，均流倉3、換熱倉4、低溫料倉5由單獨的換熱床 風機供給風源。如圖4所示，是一種典型的300麗循環流化床鍋爐均流氣動換熱床布置方式，該 布置方式將四臺換熱床分別布置於鍋爐左右兩側，換熱床內布置有高溫再熱器和低溫過熱 器，低溫過熱器和高溫再熱器又分為冷段和熱段。左右兩側平行布置的兩臺換熱床的換熱 倉4內的受熱面6相串聯，每臺換熱床的高溫料倉2通過高溫返料口 9與爐膛20相連通， 每臺換熱床的低溫料倉5通過低溫返料口 10與爐膛20相連通。如圖6、圖7所示，換熱倉4內的受熱面6也可以為臥式水平管屏結構，灰顆粒的水 平移動方向平行於管屏內的蒸汽水平流動方向，管屏的出口聯箱12在換熱床上部，管屏的 入口聯箱11可布置換熱床的四周的其它任何一個側面上。換熱床的工作原理是進料倉1利用相互垂布置的通流口 7、8和合適的風速將來自旋風分離器的由立管17進入的灰顆粒分流為兩部分，一部分從高溫返料口 9作為高溫灰 (800 900°C )返回爐膛20，另一部分通過進料倉1下部的顆粒流通孔8，依次進入均流倉 3和換熱倉4，在其換熱倉4內部和受熱面6進行換熱，被冷卻到650°C以下後到達低溫料倉 5，最後由低溫返料口 10返回爐膛20。各倉風速的要求不同，其中進料倉1對應的風速U1低於臨界流化風速，僅起鬆動 作用；高溫料倉2和低溫料倉5對應的風速U2、U5應大於臨界流化風速，以保證物料流化良好順利返回爐膛20 ；均流倉3對應的風速U3主要用於控制進入換熱倉4的灰量，運行中降低均流風U3，流向換熱倉4的灰量會減小，低溫回料量減小，則鍋爐的床溫升高；運行中增 加均流風U3，流向換熱倉4的灰量會增加，低溫回料量增加，則鍋爐的床溫降低。進入換熱 倉4的風速U4維持物料低速流化，以防止對受熱面造成磨損。 圖中1_進料倉；2-高溫料倉；3-均流倉；4-換熱倉；5-低溫料倉；6_受熱面； 7、8_顆粒通流口 ；9-高溫返料口 ；10-低溫返料口 ；11-管屏入口聯箱；12-管屏出口聯箱； 13-水冷隔牆；14-布風板；15-風帽；16-風室；17-立管；18-風管；19-風速控制裝置； 20-爐膛諷-進料倉風速；U2-高溫料倉風速；U3-均流倉風速；U4-換熱倉風速；U5-低溫料 倉風速。
權利要求一種均流氣動換熱床，包括有進料倉(1)、高溫料倉(2)、均流倉(3)、換熱倉(4)、低溫料倉(5)，其特徵在於，進料倉(1)與立管(17)相連通，高溫料倉(2)與爐膛(20)通過高溫返料口(9)連通，低溫料倉(5)與爐膛(20)通過低溫返料口(10)連通，進料倉(1)、高溫料倉(2)、均流倉(3)、換熱倉(4)、低溫料倉(5)之間均設有水冷隔牆(13)，其中進料倉(1)和高溫料倉(2)之間的水冷隔牆(13)下部設有顆粒通流口(7)，進料倉(1)和均流倉(3)之間的水冷隔牆(13)下部設有顆粒通流口(8)，顆粒通流口(8)設在進料倉(1)和高溫料倉(2)之間的水冷隔牆(13)下部；換熱倉(4)內配置有受熱面(6)。
2.根據權利要求1所述的一種均流氣動換熱床，其特徵在於，進料倉(1)、高溫料倉 (2)、均流倉(3)、換熱倉(4)、低溫料倉(5)下部均配置有布風板(14)，布風板(14)上安裝 有風帽(15)。
3.根據權利要求1所述的一種均流氣動換熱床，其特徵在於，進料倉(1)、高溫料倉 (2)、均流倉(3)、換熱倉(4)、低溫料倉(5)的風速通過各倉的風速控制裝置(19)獨立控 制，將各倉的流化風速控制在0. 1 2m/s，高溫返料口(9)流出的循環灰量由高溫料倉(2) 的風速調節，低溫返料口(10)流出的循環灰量由均流倉(3)的風速調節。
4.根據權利要求1所述的一種均流氣動換熱床，其特徵在於，換熱倉(4)內的受熱面 (6)為全懸吊立式管屏結構，管屏的入口聯箱(11)和出口聯箱(12)均在換熱床上部，管屏 可自由向下膨脹，灰顆粒在各片管屏之間的通道內流動，灰顆粒的水平移動方向平行於管 屏內的蒸汽水平流動方向。
5.根據權利要求1所述的一種均流氣動換熱床，其特徵在於，換熱倉(4)內的受熱面 (6)為半懸吊臥式管屏結構，管屏的出口聯箱(12)在換熱床上部，管屏的入口聯箱(11)在 換熱倉(4)的風室(16)內，管子穿過布風板(14)和入口聯箱(11)相連，灰顆粒的水平移 動方向平行於管屏內的蒸汽水平流動方向。
6.根據權利要求1所述的一種均流氣動換熱床，其特徵在於，換熱倉(4)內的受熱面 (6)為臥式水平管屏結構，灰顆粒的水平移動方向平行於管屏內的蒸汽水平流動方向，管屏 的出口聯箱(12)在換熱床上部，管屏的入口聯箱(11)可布置換熱床的四周的其它任何一 個側面上。
專利摘要一種用於循環流化床鍋爐的均流氣動換熱床，包括進料倉1、高溫料倉2、均流倉3、換熱倉4、低溫料倉5，每個倉與其下部的風室16、布風板15、風帽14和風管18、風速控制裝置19構成獨立的可操作整體，通過調節各倉風速控制循環灰的分流比例，使一部分循環灰直接返回爐膛20，另一部分則經過受熱面6冷卻後返回爐膛20；進料倉與立管相連通，高溫料倉與爐膛通過高溫返料口連通，低溫料倉與爐膛通過低溫返料口連通，該發明採用氣動方法實現循環灰的分流與控制，調節範圍廣、換熱均勻、無磨損爆管和機械故障，適用於大型循環流化床鍋爐。
文檔編號F23C10/32GK201568957SQ20092027484
公開日2010年9月1日 申請日期2009年12月29日 優先權日2009年12月29日
發明者孫獻斌, 時正海, 蔣敏華, 黃中 申請人:西安熱工研究院有限公司